JP2011239652A - 電池保護装置及び電池保護用集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の保護機能を働かせても、二次電池の消耗が早まることを抑えることができる、電池保護装置を提供すること。
【解決手段】温度検出素子Ｒ３と、温度検出素子Ｒ３によって検出された温度に応じて、充電制御用ＦＥＴ１のオフによって二次電池２００を過充電から保護する動作をする充電制御用論理回路２４と、放電制御用ＦＥＴ２のオフによって二次電池２００を過放電から保護する動作をする放電制御用論理回路２５と、二次電池２００の過放電からの保護動作中の温度検出素子Ｒ３への一定のバイアスの供給を止める定電圧回路６０とを備える、電池保護装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、温度の検出に要するバイアスを供給する、電池保護装置及び電池保護用集積回路に関する。

従来技術として、電池近傍の温度を検知するサーミスタなどの温度センサによって検知された温度に応じて、二次電池に供給する充電電流を制御する機能を備えた充電制御回路が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００９−２３２５９６号公報

図１は、サーミスタＲ３によって検知された温度に応じて、二次電池２００を保護する保護モジュール回路８０の一例を示したブロック図である。保護モジュール回路８０は、電池パック１００に二次電池２００と共に内蔵されている。保護モジュール回路８０は、外部負荷３００が接続され得る入出力端子５，６と二次電池２００の両極が接続され得る端子３，４との間の電源経路９（９ａ，９ｂ）の導通／遮断を切り替えるＦＥＴ１，２の切り替え動作を制御する保護ＩＣ９０を備える。保護ＩＣ９０は、サーミスタＲ３によって検出された温度に応じて、ＦＥＴ１，２それぞれを所定の条件に従ってオン／オフする保護機能を働かせることによって、温度条件を加味して二次電池２００の保護を行うことができる集積回路である。

しかしながら、二次電池２００の保護機能が働いている間でも、トランジスタ４９のオンによりサーミスタＲ３には電流が流れ続けるため、二次電池２００の消耗を早めてしまう。

そこで、本発明は、二次電池の保護機能を働かせても、二次電池の消耗が早まることを抑えることができる、電池保護装置及び電池保護用集積回路の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護装置は、
温度検出素子と、
前記温度検出素子によって検出された温度に応じて、二次電池の第１の保護動作をする第１の制御回路と、
前記二次電池の第２の保護動作をする第２の制御回路と、
前記第２の保護動作中の前記温度検出素子への一定のバイアスの供給を止めるバイアス回路とを備えることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護用集積回路は、
検出された温度に応じて、二次電池の第１の保護動作をする第１の制御回路と、
前記二次電池の第２の保護動作をする第２の制御回路と、
前記温度の検出に必要な一定のバイアスの前記第２の保護動作中の供給を止めるバイアス回路とを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、二次電池の保護機能を働かせても、二次電池の消耗が早まることを抑えることができる。

サーミスタＲ３によって検知された温度に応じて、二次電池２００を保護する保護モジュール回路８０の一例を示したブロック図である。 サーミスタＲ３によって検出された温度を表す電圧ＶＴＨと端子ＣＯＵＴのレベルとの関係図である。 サーミスタＲ３によって検出された温度を表す電圧ＶＴＨと過充電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ１との関係図である。 本発明の第１の実施形態である保護モジュール回路８１及び保護ＩＣ９１の構成図である。 本発明の第２の実施形態である保護モジュール回路８２及び保護ＩＣ９２の構成図である。 定電圧回路６０の回路図である。 定電流回路７０の回路図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。図４は、本発明の第１の実施形態である保護モジュール回路８１及び保護ＩＣ９１の構成図である。保護モジュール回路８１は、図１と同様、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池２００と共に電池パック１００に内蔵可能な、二次電池２００を保護する電池保護装置である。保護モジュール回路８１は、外部負荷３００が接続され得る入出力端子５，６と二次電池２００の両極が接続され得る端子３，４との間の電源経路９（９ａ，９ｂ）の導通／遮断を切り替えるＦＥＴ１，２と、ＦＥＴ１，２の切り替え動作を制御する保護ＩＣ９１とを備える。入出力端子５，６は、二次電池２００から外部負荷３００に給電するための給電端子である。

電池パック１００は、外部負荷３００に、内蔵されたり、外付けされたりする。外部負荷３００は、例えば、人が携帯可能な電子機器や電気機器である。その具体例として、音楽やビデオ等のプレーヤー、ヘッドセット、携帯電話などの無線通信機能を備えた通信端末装置、ＰＤＡやモバイルパソコン等の情報端末装置、カメラ、ゲーム機などが挙げられる。

ＦＥＴ１，２は、二次電池２００の負極側端子４と負側入出力端子６との間の負側電源経路９ｂの導通／遮断の切り替えが可能なように直列に接続されたスイッチング素子である。ＦＥＴ１は、電源経路９を遮断する第１の遮断手段であり、ＦＥＴ２は、電源経路９を遮断する第２の遮断手段である。より詳細には、ＦＥＴ１は、電源経路９を充電方向に流れる二次電池２００の充電電流の遮断／導通を切り替え可能な第１の切替手段であり、ＦＥＴ２は、充放電経路９を放電方向に流れる二次電池２００の放電電流の遮断／導通を切り替え可能な第２の切替手段である。充電制御用ＦＥＴ１がオン状態で二次電池２００の充電が許可され、オフ状態で二次電池２００の充電が禁止される。また、放電制御用ＦＥＴ２がオン状態で二次電池２００の放電が許可され、オフ状態で二次電池２００の放電が禁止される。

ＦＥＴ１，２は、例えば、寄生ダイオードを有するＭＯＳＦＥＴである。ＦＥＴ１は、その寄生ダイオード１ａの順方向が二次電池２００の放電方向になる向きで負極側端子４と負側入出力端子６との間に配置され、ＦＥＴ２は、その寄生ダイオード２ａの順方向が二次電池２００の充電方向になる向きで負極側端子４と負側入出力端子６との間に配置される。なお、ＦＥＴ１，２は、コレクタエミッタ間に図示の向きにダイオードが構成されたバイポーラトランジスタに置き換えてもよいし、ＩＧＢＴなどの半導体素子に置き換えてもよい。

保護ＩＣ９１は、二次電池２００から給電されて二次電池２００を保護する集積回路である。保護ＩＣ９１は、例えば、二次電池２００を過充電から保護する動作（過充電保護動作）、二次電池２００を過放電から保護する保護動作（過放電保護動作）、二次電池２００を充電する方向に過電流が流れることを防止する充電過電流保護動作、二次電池２００を放電する方向に過電流が流れることを防止する放電過電流保護動作、二次電池２００の両極間（又は、入出力端子５と６の間）に生じた短絡によって過電流が流れることを防止する短絡保護動作を行う。これらの保護動作は、各保護動作の所定の作動条件が成立した場合に、行われる。

保護ＩＣ９１は、例えば、二次電池２００の過充電保護動作の作動条件が成立した場合、ＦＥＴ１をオフする。これにより、ＦＥＴ２のオンオフ状態にかかわらず、二次電池２００が過充電されることを防止できる。

具体的には、保護ＩＣ９１の過充電検出器４２は、保護ＩＣ９１のＶＤＤ端子とＶＳＳ端子との間の電圧を検出することによって、二次電池２００の電池電圧（セル電圧）を監視している。ＶＤＤ端子は、正側入出力端子５と二次電池２００の正極側端子３との間の正側電源経路９ａに、正側電源経路９ａに接続された抵抗Ｒ１と負側電源経路９ｂに接続されたキャパシタＣ１との接続点を介して接続される。ＶＳＳ端子は、負側電源経路９ｂに接続される。また、セル電圧は、負極側端子４基準で検出される正極側端子３の端子電圧（言い換えれば、ＶＳＳ端子基準で検出されるＶＤＤ端子の端子電圧）に相当する。過充電検出器４２は、所定の過充電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ１以上のセル電圧を検知することにより、二次電池２００の過充電が検出されたとして、過充電検出信号を出力する。過充電検出信号を検知した充電制御用論理回路２４は、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間の経過を待って、レベルシフト回路４８を介して、保護ＩＣ９１のＣＯＵＴ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、充電制御用ＦＥＴ１をオフする。これにより、二次電池２００が過充電されることを防止できる。なお、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間は、所定の過充電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ１以上のセル電圧が過充電検出器４２によって検出されてからの時間である。

また、保護ＩＣ９１は、例えば、二次電池２００の過放電保護動作の作動条件が成立した場合、ＦＥＴ２をオフする。これにより、ＦＥＴ１のオンオフ状態にかかわらず、二次電池２００が過放電されることを防止できる。

具体的には、保護ＩＣ９１の過放電検出器４３は、保護ＩＣ９１のＶＤＤ端子とＶＳＳ端子との間の電圧を検出することによって、二次電池２００の電池電圧（セル電圧）を監視している。過放電検出器４３は、所定の過放電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ２以下のセル電圧を検知することにより、二次電池２００の過放電が検出されたとして、過放電検出信号を出力する。過放電検出信号を検知した放電制御用論理回路２５は、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間の経過を待って、保護ＩＣ９１のＤＯＵＴ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、放電制御用ＦＥＴ２をオフする。放電制御用ＦＥＴ２のオフにより、二次電池２００が過放電されることを防止できる。なお、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間は、所定の過放電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ２以下のセル電圧が過放電検出器４３によって検出されてからの時間である。

一方、過放電検出器４３は、過放電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ２よりも大きい所定の過放電復帰電圧Ｖ_ＲＥＬ２以上のセル電圧を検知することにより、二次電池２００が過放電状態から通常状態に復帰したとして、過放電復帰信号を出力する（「過放電検出信号の出力を停止する」としてもよい）。過放電復帰信号を検知した放電制御用論理回路２５は（あるいは、過放電検出信号の出力の停止を検知した放電制御用論理回路２５は）、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間の経過を待って、保護ＩＣ９１のＤＯＵＴ端子から“Ｈ”レベルの信号を出力することによって、放電制御用ＦＥＴ２をオンする。放電制御用ＦＥＴ２のオンにより、二次電池２００を過放電から保護する過放電保護動作が終了する。なお、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間は、所定の過放電復帰電圧Ｖ_ＲＥＬ２以上のセル電圧が過放電検出器４３によって検出されてからの時間である。

また、保護ＩＣ９１は、例えば、二次電池２００の充電過電流保護動作の作動条件が成立した場合、ＦＥＴ１をオフする。これにより、ＦＥＴ２のオンオフ状態にかかわらず、二次電池２００を充電する方向の過電流（充電過電流）が流れることを防止できる。

具体的には、保護ＩＣ９１の充電過電流検出器４４は、保護ＩＣ９１のＶ−端子とＶＳＳ端子との間の電圧を検出することによって、負側入出力端子６と負極側端子４との間の電圧である負側端子間電圧Ｐ−を監視している。Ｖ−端子は、充電制御用ＦＥＴ１と負側入出力端子６との間の負側電源経路９ｂに抵抗Ｒ２を介して接続される。また、負側端子間電圧Ｐ−は、負極側端子４基準で検出される負側入出力端子６の端子電圧（言い換えれば、ＶＳＳ端子基準で検出されるＶ−端子の端子電圧）に相当する。充電過電流検出器４４は、所定の充電過電流検出電圧Ｖ_ＤＥＴ３以下の負側端子間電圧Ｐ−を検知することにより、負側入出力端子６に流れる異常電流として充電過電流が検出されたとして、充電過電流検出信号を出力する。充電過電流検出信号を検知した充電制御用論理回路２４は、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間の経過を待って、レベルシフト回路４８を介して、保護ＩＣ９１のＣＯＵＴ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、充電制御用ＦＥＴ１をオフする。これにより、保護ＩＣ９１の動作モードは、電源経路９に異常電流が流れることを防止する異常電流防止モードとして、充電制御用ＦＥＴ１がオフされた状態の充電過電流防止モードに移行し、二次電池２００に充電過電流が流れることを防止できる。なお、遅延時間は、所定の充電過電流検出電圧Ｖ_ＤＥＴ３以下の負側端子間電圧Ｐ−が充電過電流検出器４４によって検出されてからの時間である。

ここで、充電制御用ＦＥＴ１が少なくともオンしている状態で、二次電池２００を充電する充電電流が流れることにより負側端子間電圧Ｐ−が低下するのは、充電制御用ＦＥＴ１のオン抵抗による電圧降下が生ずるからである。また、放電制御用ＦＥＴ２がオンしていれば、放電制御用ＦＥＴ２のオン抵抗による電圧降下分を含んで負側端子間電圧Ｐ−が低下し、放電制御用ＦＥＴ２がオフしていれば、放電制御用ＦＥＴ２の寄生ダイオード２ａによる電圧降下分を含んで負側端子間電圧Ｐ−が低下する。

また、保護ＩＣ９１は、例えば、二次電池２００の放電過電流保護動作の作動条件が成立した場合、ＦＥＴ２をオフする。これにより、ＦＥＴ１のオンオフ状態にかかわらず、二次電池２００を放電する方向の過電流（放電過電流）が流れることを防止できる。

具体的には、保護ＩＣ９１の放電過電流検出器４５は、保護ＩＣ９１のＶ−端子とＶＳＳ端子との間の電圧を検出することによって、負側入出力端子６と負極側端子４との間の電圧である負側端子間電圧Ｐ−を監視している。放電過電流検出器４５は、所定の放電過電流検出電圧Ｖ_ＤＥＴ４以上の負側端子間電圧Ｐ−を検知することにより、負側入出力端子６に流れる異常電流として放電過電流が検出されたとして、放電過電流検出信号を出力する。放電過電流検出信号を検知した放電制御用論理回路２５は、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間の経過を待って、保護ＩＣ９１のＤＯＵＴ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、放電制御用ＦＥＴ２をオフする。これにより、保護ＩＣ９１の動作モードは、電源経路９に異常電流が流れることを防止する異常電流防止モードとして、放電制御用ＦＥＴ２がオフされた状態の放電過電流防止モードに移行し、二次電池２００に放電過電流が流れることを防止できる。なお、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間は、所定の放電過電流検出電圧Ｖ_ＤＥＴ４以上の負側端子間電圧Ｐ−が放電過電流検出器４５によって検出されてからの時間である。

ここで、放電制御用ＦＥＴ２が少なくともオンしている状態で、二次電池２００を放電する放電電流が流れることにより負側端子間電圧Ｐ−が上昇するのは、放電制御用ＦＥＴ２のオン抵抗による電圧上昇が生ずるからである。また、充電制御用ＦＥＴ１がオンしていれば、充電制御用ＦＥＴ１のオン抵抗による電圧上昇分を含んで負側端子間電圧Ｐ−が上昇し、充電制御用ＦＥＴ１がオフしていれば、充電制御用ＦＥＴ１の寄生ダイオード１ａによる電圧上昇分を含んで負側端子間電圧Ｐ−が上昇する。

また、保護ＩＣ９１は、例えば、二次電池２００の両極（又は、入出力端子５と６間の）の短絡保護動作の作動条件が成立した場合、ＦＥＴ２をオフする。これにより、ＦＥＴ１のオンオフ状態にかかわらず、二次電池２００の両極（又は、入出力端子５と６間の）短絡が発生しても、二次電池２００に過電流が流れることを防止できる。

具体的には、保護ＩＣ９１の短絡検出器４６は、保護ＩＣ９１のＶＤＤ端子とＶ−端子との電圧を検出することによって、入出力端子５と６との間の入出力端子間電圧を監視している。短絡検出器４６は、所定の短絡検出電圧Ｖ_{ＳＨＯＲＴ}以下の入出力端子間電圧を検知することにより、入出力端子５と６との間の短絡が発生したとして、短絡検出信号を出力する。遅延回路４７を介して短絡検出信号を検知した放電制御用論理回路２５は、保護ＩＣ９１のＤＯＵＴ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、放電制御用ＦＥＴ２をオフする。これにより、短絡の発生によって、二次電池２００に過電流が流れることを防止できる。

さらに、保護ＩＣ９１は、サーミスタＲ３によって検出された温度に応じて、二次電池２００を過充電から保護する動作（過充電保護動作）をする第１の制御回路として、充電制御用論理回路２４を備えている。例えば、充電制御用論理回路２４は、図２に示されるように、サーミスタＲ３によって得られる検出電圧ＶＴＨが表す温度が所定の温度範囲を超えている場合、ＣＯＵＴ端子にゲートが接続されたＦＥＴ１をオフする保護動作をすることによって、二次電池２００への充電経路が遮断されるため、二次電池２００への高温状態での充電を禁止する保護機能を働かせることができる。

具体的には、保護ＩＣ９１の温度検出器４１（４１ａ，４１ｂ）は、保護ＩＣ９１のＶＴＨ端子とＶＳＳ端子との間の電圧（以下、「ＶＴＨ端子電圧」という）を検出することによって、サーミスタＲ３によって検出される温度を監視している。サーミスタＲ３は、二次電池２００の近傍に配設され、温度に応じて抵抗値が変化する温度検出素子である。保護ＩＣ９１に接続されるサーミスタＲ３の具体例として、温度の上昇に応じて抵抗値が下がる負の温度係数を有するＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタが挙げられる。サーミスタＲ３は、二次電池２００自体の温度を検出するものでもよいし、二次電池２００の雰囲気温度を検出するものでもよい。

そして、温度検出器４１の高温検出器４１ａは、閾値電圧として高温検出電圧ＶＴ_ＤＥＴが設定されていて（図２参照）、高温検出電圧ＶＴ_ＤＥＴ以上のＶＴＨ端子電圧を検知することにより、二次電池２００が高温状態であるとして、高温検出信号を出力する。高温検出信号を検知した充電制御論理回路２４は、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間ｔＶＴ_ＤＥＴの経過を待って、レベルシフト回路４８を介して、保護ＩＣ９１のＣＯＵＴ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、充電制御用ＦＥＴ１をオフする。これにより、二次電池２００への高温状態での充電を禁止する保護機能を働かせることができる。なお、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間ｔＶＴ_ＤＥＴは、高温検出電圧ＶＴ_ＤＥＴ以上のＶＴＨ端子電圧が高温検出器４１ａによって検出されてからの時間である。

一方、温度検出器４１の温度復帰検出器４１ｂは、閾値電圧として高温復帰電圧ＶＴ_ＲＥＬが設定されていて（図２参照）、高温復帰電圧ＶＴ_ＲＥＬ以下のＶＴＨ端子電圧を検知することにより、二次電池２００が高温状態から当該高温状態に比べて温度が低い平温状態に復帰したとして、復帰検出信号を出力する（「高温検出信号の出力を停止する」としてもよい）。復帰検出信号を検知した充電制御論理回路２４は（あるいは、高温検出信号の出力の停止を検知した充電制御用論理回路２４は）、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間ｔＶＴ_ＲＥＬの経過を待って、レベルシフト回路４８を介して、保護ＩＣ９１のＣＯＵＴ端子から“Ｈ”レベルの信号を出力することによって、充電制御用ＦＥＴ１をオンする。これにより、二次電池２００への高温状態での充電を禁止する保護機能の働きを解除することができる。なお、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間ｔＶＴ_ＲＥＬは、高温復帰電圧ＶＴ_ＲＥＬ以下のＶＴＨ端子電圧が温度復帰検出器４１ｂによって検出されてからの時間である。

また、上述のように、図２に従って過充電保護動作をしてもよいが、図３に従って過充電保護動作をしてもよい。例えば、過充電検出器４２は、図３に示されるように、サーミスタＲ３によって得られる検出電圧ＶＴＨが表す温度が所定の温度範囲を超えている場合、過充電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ１を所定値まで下げる保護動作をすることによって、高温状態での二次電池２００の過充電の検出感度を上げることができる（図４の場合、過充電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ１が、４．２７５Ｖから４．０００Ｖに下がっている）。つまり、高温状態では、過充電検出器４２によって検出された二次電池２００の電池電圧が平温状態よりも低くても、二次電池２００への充電を禁止する保護機能を働かせることができる。なぜならば、過充電検出器４２によって検出された二次電池２００の電池電圧が平温状態よりも低くても、当該電池電圧が過充電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ１を超えれば、過充電検出器４２から過充電検出信号が出力されるので、当該過充電検出信号を検知した充電制御用論路回路２４がＦＥＴ１をオフするからである。

なお、過充電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ１は、過充電検出器４２に設定された閾値電圧であるが、充電制御用論理回路２４に設定された閾値電圧としてもよい。すなわち、過充電検出器４２に閾値電圧として設定された過充電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ１を所定値まで下げるようにしてもよいし、充電制御用論理回路２４に閾値電圧として設定された過充電検出電圧Ｖ_ＤＥＴ１を所定値まで下げるようにしてもよい。

このように、サーミスタＲ３によって温度が検出されるが、温度を検出するためには、サーミスタＲ３にバイアスを供給する必要がある。保護ＩＣ９１は、ＶＲＥＧ端子を介して、サーミスタＲ３に一定のバイアスを供給するバイアス回路として、定電圧回路６０を備える。定電圧回路６０は、ＶＤＤ端子からの入力電圧（ＶＤＤ電圧）から一定の出力電圧（ＶＲＥＧ電圧）を生成するレギュレータである。定電圧回路６０は、ＶＤＤ電圧を電源電圧として動作する。ＶＳＳ端子（負側電源経路９ｂ）とＶＲＥＧ端子との間に、サーミスタＲ３と抵抗Ｒ４との直列回路が、挿入されている。温度検出器４１（４１ａ，４１ｂ）は、サーミスタＲ３と抵抗Ｒ４との接続点の分圧電圧を、ＶＳＳ基準のＶＴＨ電圧として検出する。ＶＴＨ電圧が、サーミスタＲ３によって検出された温度を表す。

放電制御用論理回路２５は、過放電検出器４３によって二次電池２００の過放電が検出されていることにより放電制御用ＦＥＴ２をオフしている期間、定電圧回路６０から出力されるＶＲＥＧ電圧を止めるための出力禁止信号を出力する。定電圧回路６０によるＶＲＥＧ電圧の生成動作がその出力禁止信号に従って停止することによって、サーミスタＲ３へのＶＲＥＧ電圧の出力は止まる。

このように、二次電池２００の過放電が検出されている場合、定電圧回路６０によるＶＲＥＧ電圧の生成動作が停止することによって、二次電池２００が過放電の状態であるにもかかわらず、ＶＲＥＧ電圧の生成動作に伴う定電圧回路６０の消費電流の発生によって、二次電池２００の容量が消耗することを抑制することができる。

なお、定電圧回路６０が、４ＶのＶＤＤ電圧から１．５ＶのＶＲＥＧ電圧を生成する回路である場合、定電圧回路６０の消費電流は、２〜３μＡ程度である。これに対して、図１の構成の場合、二次電池２００の電池電圧が４Ｖとすると、サーミスタＲ３に流れる電流は５．８μＡ（＝４／（２２０ｋ＋４７５ｋ））である。したがって、図１の構成に対して、定電圧回路６０が追加されていても、二次電池２００の容量の消耗を抑えることは可能である。

また、二次電池２００の保護動作をするためにサーミスタＲ３によって検出された温度を利用するのは充電制御用論理回路２４であって、放電制御用論理回路２５ではないので、ＶＲＥＧ電圧の生成動作が停止することによってサーミスタＲ３によって正しい温度が検出できなくなっても、放電制御用論理回路２５による二次電池２００の過放電からの保護機能を正常に働かせることができる。

なお、保護ＩＣ９１は、図１に示した保護ＩＣ９０に対して、ＶＲＥＧ端子が追加されているが、ＶＳＳＴＨ端子を削除することができるので、端子数の変更がない。

ただし、通常モードと検査モードとを切り替えるためのモード切替信号を入力するためのＤＳ端子（遅延時間短縮端子）が保護ＩＣ９１には備えられているが、ＶＲＥＧ電圧よりも大きい閾値電圧を、検査モードへの切り替え判定のための判定電圧としてＶＴＨ端子に設定することによって、ＶＴＨ端子をＤＳ端子として用いることができ、ＤＳ端子を削除することができる。つまり、保護ＩＣ９１の通常の使用状態でＶＴＨ端子に入力されることがない信号として、当該閾値電圧よりも大きくＶＤＤ電圧よりも小さいモード切替信号をＶＴＨ端子に入力することによって、保護ＩＣ９１の動作モードを通常モードから検査モードに切り替えることができる。

図６は、定電圧回路６０の回路図である。出力トランジスタ６１は、入力端子であるＶＤＤ端子と出力端子であるＶＲＥＧ端子との間に挿入されるＰＭＯＳトランジスタである。出力トランジスタ６１のソースはＶＤＤ端子に接続され、ドレインはＶＲＥＧ端子に接続される。出力トランジスタ６１のゲートは、電圧増幅回路６６の出力端子に接続される。

電圧増幅回路６６は、出力トランジスタ６１のドレイン側の出力電圧ＶＲＥＧのフィードバックによって得られたフィードバック電圧Ｖｆｂが基準電圧Ｖｒｅｆに一致するように、出力トランジスタ６１のゲート電圧Ｖ_Ｇを調整することによって出力トランジスタ６１を駆動して、一定の出力電圧ＶＲＥＧを出力する。フィードバック電圧Ｖｆｂは、出力電圧ＶＲＥＧを抵抗６２と抵抗６３によって分圧するフィードバック回路によって生成される。このフィードバック回路は、抵抗６２と抵抗６３との直列回路であって、出力トランジスタ６１のドレインとＶＲＥＧ端子との中間点とグランドとの間に挿入される。抵抗６２と抵抗６３との接続点が、電圧増幅回路６６の差動入力部の一方の入力端である非反転入力端子に接続される。基準電圧Ｖｒｅｆは、電圧増幅回路６６の差動入力部のもう一方の入力端である反転入力端子に接続される。

定電流源６４によって生成される定電流は、基準電圧Ｖｒｅｆを生成するための定電圧源６５に供給される。定電圧源６５は、定電流源６４からの定電流が供給されることによって、一定の基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。定電圧源６５は、例えば、バンドギャップ回路である。

電圧増幅回路６６は、ＶＤＤ電圧を動作電源として動作する。例えばトランジスタによって構成されるスイッチ６７は、上述の放電制御用論理回路２５からの出力禁止信号によって、ＶＤＤ電圧が電圧増幅回路６６に供給されることを遮断する手段である。ＶＤＤ電圧の遮断によって、ＶＲＥＧ電圧の出力が停止する。

なお、電圧増幅回路６６は、ＶＤＤ電圧を動作電源として動作する定電流源６４によって生成される定電流が供給されることによって動作するものでもよい。定電流源６４は、放電制御用論理回路２５からの出力禁止信号によって、電圧増幅回路６６への定電流の供給を停止する。電圧増幅回路６６への定電流の供給が停止することによって、ＶＲＥＧ電圧の出力が停止する。

図５は、本発明の第２の実施形態である保護モジュール回路８２及び保護ＩＣ９２の構成図である。第２の実施形態において、図４に示した第１の実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。保護ＩＣ９２は、ＶＴＨ端子を介して、サーミスタＲ３に一定のバイアスを供給するバイアス回路として、定電流回路７０を備える。

定電流回路７０は、ＶＤＤ端子からの入力電圧（ＶＤＤ電圧）から一定の出力電流であるソース電流Ｉを生成する定電流源である。定電流回路７０は、ＶＤＤ電圧を電源電圧として動作する。ＶＳＳ端子（負側電源経路９ｂ）とＶＴＨ端子との間に、サーミスタＲ３が挿入されている。温度検出器４１（４１ａ，４１ｂ）は、ソース電流Ｉが流れることにより発生するサーミスタＲ３の両端電圧を、ＶＳＳ基準のＶＴＨ電圧として検出する。ＶＴＨ電圧が、サーミスタＲ３によって検出された温度を表す。

放電制御用論理回路２５は、過放電検出器４３によって二次電池２００の過放電が検出されていることにより放電制御用ＦＥＴ２をオフしている期間、定電流回路７０から出力されるソース電流Ｉを止めるための出力禁止信号を出力する。定電流回路７０によるソース電流Ｉの生成動作がその出力禁止信号に従って停止することによって、サーミスタＲ３へのソース電流Ｉの出力は止まる。

このように、二次電池２００の過放電が検出されている場合、定電流回路７０によるソース電流Ｉの生成動作が停止することによって、二次電池２００が過放電の状態であるにもかかわらず、ソース電流Ｉの生成動作に伴う定電流回路７０の消費電流の発生によって、二次電池２００の容量が消耗することを抑制することができる。

なお、定電流回路７０の消費電流は２〜３μＡ程度であので、ソース電流Ｉは２μＡ以下である。これに対して、図１の構成の場合、二次電池２００の電池電圧が４Ｖとすると、サーミスタＲ３に流れる電流は５．８μＡ（＝４／（２２０ｋ＋４７５ｋ））である。したがって、図１の構成に対して、定電流回路７０が追加されていても、二次電池２００の容量の消耗を抑えることは可能である。

また、二次電池２００の保護動作をするためにサーミスタＲ３によって検出された温度を利用するのは充電制御用論理回路２４であって、放電制御用論理回路２５ではないので、ソース電流Ｉの生成動作が停止することによってサーミスタＲ３によって正しい温度が検出できなくなっても、放電制御用論理回路２５による二次電池２００の過放電からの保護機能を正常に働かせることができる。

なお、保護ＩＣ９２は、図１に示した保護ＩＣ９０に対してＶＳＳＴＨ端子を削除することができる。また、保護ＩＣ９２は電流ソース形式であるので、図４に示した保護ＩＣ９１のＶＲＥＧ端子のような端子も不要である。

また、保護ＩＣ９２の通常の使用状態でのＶＴＨ電圧よりも大きい閾値電圧を、検査モードへの切り替え判定のための判定電圧としてＶＴＨ端子に設定することによって、ＶＴＨ端子をＤＳ端子（遅延時間短縮端子）として用いることができ、ＤＳ端子を削除することができる。つまり、保護ＩＣ９２の通常の使用状態でＶＴＨ端子に入力されることがない信号として、当該閾値電圧よりも大きくＶＤＤ電圧よりも小さいモード切替信号をＶＴＨ端子に入力することによって、当該閾値電圧を判定電圧として備えた時短検出回路８０は、保護ＩＣ９２の動作モードを通常モードから検査モードに切り替えることができる。

図７は、定電流回路７０の回路図である。定電流回路７０は、電流制限回路とカレントミラーとを備える。電流制限回路は、定電流源７１と、ｎｐｎトランジスタ７２，７３と、抵抗７３とから構成されている。カレントミラーは、ＰＭＯＳトランジスタ７５，７６から構成されている。定電流回路７０は、定電流源７１から供給される定電流に従って電流制限回路によって生成された電流と略同一の電流を、カレントミラーからソース電流Ｉとして出力する。

定電流源７１は、ＶＤＤ電圧を動作電源として動作する。例えばトランジスタによって構成されるスイッチ７７は、上述の放電制御用論理回路２５からの出力禁止信号によって、ＶＤＤ電圧が定電流源７１に供給されることを遮断する手段である。ＶＤＤ電圧の遮断によって、ソース電流Ｉの出力が停止する。

このように上述の実施形態によれば、二次電池２００の保護機能として過放電保護機能を働かせても、サーミスタＲ３へのバイアスの供給が停止するので、二次電池２００の消耗が早まることを抑えることができる。また、サーミスタＲ３へのバイアスの供給が停止しても、過放電保護機能を正常に働かせることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。

例えば、図４において、放電制御用論理回路２５は、放電過電流検出器４５によって二次電池２００の放電過電流が検出されていることにより放電制御用ＦＥＴ２をオフしている期間、定電圧回路６０から出力されるＶＲＥＧ電圧を止めるための出力禁止信号を出力してもよい。また、例えば、放電制御用論理回路２５は、短絡検出器４６によって短絡が検出されていることにより放電制御用ＦＥＴ２をオフしている期間、定電圧回路６０から出力されるＶＲＥＧ電圧を止めるための出力禁止信号を出力してもよい。

定電圧回路６０によるＶＲＥＧ電圧の生成動作がその出力禁止信号に従って停止することによって、サーミスタＲ３へのＶＲＥＧ電圧の出力は止まる。これにより、二次電池２００に放電方向の過電流が流れているにもかかわらず、ＶＲＥＧ電圧の生成動作に伴う定電圧回路６０の消費電流の発生によって、二次電池２００の容量が消耗することを抑制することができる。このことは、図５において、定電流回路７０の出力を停止する場合についても同様である。

１ 充電制御用ＦＥＴ
１ａ 寄生ダイオード
２ 放電制御用ＦＥＴ
２ａ 寄生ダイオード
３ 正極側端子
４ 負極側端子
５ 正側入出力端子
６ 負側入出力端子
９ａ 正側電源経路
９ｂ 負側電源経路
２４ 充電制御用論理回路
２５ 放電制御用論理回路
４１（４１ａ，４１ｂ） 温度検出器
４２ 過充電検出器
４３ 過放電検出器
６０ 定電圧回路
７０ 定電流回路
８０，８１，８２ 保護モジュール回路
９０，９１，９２ 保護ＩＣ
１００ 電池パック
２００ 二次電池
３００ 外部負荷
Ｒ３ サーミスタ

Claims (5)

1. 温度検出素子と、
   前記温度検出素子によって検出された温度に応じて、二次電池の第１の保護動作をする第１の制御回路と、
   前記二次電池の第２の保護動作をする第２の制御回路と、
   前記第２の保護動作中の前記温度検出素子への一定のバイアスの供給を止めるバイアス回路とを備える、電池保護装置。
2. 前記第２の保護動作が、前記二次電池を過放電から保護する動作である、請求項１に記載の電池保護装置。
3. 前記第１の保護動作が、前記二次電池を過充電から保護する動作である、請求項２に記載の電池保護装置。
4. 前記バイアスが、定電圧又は定電流である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電池保護装置。
5. 検出された温度に応じて、二次電池の第１の保護動作をする第１の制御回路と、
   前記二次電池の第２の保護動作をする第２の制御回路と、
   前記温度の検出に必要な一定のバイアスの前記第２の保護動作中の供給を止めるバイアス回路とを備える、電池保護用集積回路。

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